JP2010509526A - 風力発電機 - Google Patents

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Abstract

本発明は、星型の腕部を備える風力発電機に関する。各腕部は、旋回可能に接続した羽根を備えている。羽根は、腕部に対し位置し、取外し可能な保持素子で腕部に一時的に取付けできる。取外し可能な保持素子は、保持位置と、及び、対応する羽根が開放される位置との間で、移動可能である。

Description

本発明は、風力発電機に関する。
再生可能な自然エネルギ（特に風のエネルギ）を使用する装置で、発電用の化石燃料に代替するものである。
プロペラを備え風力で発電する発電機の殆どは水平軸を備えている。場合により、垂直軸の設計で、プロペラ腕部が接合した羽根の支持部になる。接合した羽根が自動的に位置するのは、風の向きに拘わらず、風のエネルギを使用するためである。
出願人のスペイン国実用新案９９０２５３０及び欧州特許１０９１１１８は、上記記載の完全な風力発電機を記載している。発明の回転体は、羽根支持部を備え、各腕部の上で風の推進力を受け、その力を回転体の回転軸に伝達するようにしている。
既知の発電機の場合、全ての風力の使用が困難である。羽根の向いている方向を、動いている空気の方向に常時十分に調整出来ないからである。問題となる変換装置の寸法と設計に比して比較的低い効率となる。
米国特許５，８４４，３２３の風力発電機も、回転軸を有する回転プロペラのセットを備える装置で形成されている。装置は、幾つかの腕部に結合した羽根を備え、それに対し移動可能にしている。
場合により、羽根を保持している腕部に羽根を係止しても良い。例えば、場合により、発電機の運転の停止、起動させない、又は、何らかの理由で動きを変更したい場合、これまでの型では現実的でない。
本発明は、垂直軸の風力発電機に関する。回転体は、平行で水平な面の２つの腕部を備え、その腕部の間の垂直軸に結合した１組の羽根を設けている。羽根は、風の方向に従い軸で回転し、腕部の羽根端部で旋回する。腕部は、羽根の係止素子を備えている。この素子で、必要に応じて、羽根を腕部に固定したり、腕部に対し自由に動かせる。
本発明の説明に使用する明細書の図は、本発明を限定するものではない。
記載の発電機の回転体の側面図及び平面図で、回転体は、各一対の平行な腕部間の２つの羽根及び作動している羽根保持素子を備えている。 図１同様に、発電機の回転体の側面図及び平面図を示し、羽根保持素子が無効になっている。 発電機の回転体の平面図で、回転体は、各一対の平行な腕部間に４つの羽根を備えている。 図３の発電機の全体斜視図を示す。発電機は、設置を容易にする支持枠（固定子）に取付けられ、装置の回転体の回転を可能にしている。
図中の構成要素に付した数字は下記に記載する部分に該当する。
一定時刻での風の方向を矢印１で示し、発電機の回転体が矢印３で示す方向に回転体軸２で回転する。
回転体の腕部４は、各々、少なくとも２つの羽根５を有している。羽根５は、垂直の回転軸６に連結され、軸に対し風には何れの方向にも調整可能である。
素子７は、停止部又は随意に羽根５を保持する手段で、必要に応じて作動するピンで、少なくとも２つの位置を受け入れる。一方の位置は、ピンを突き出して腕部４の所定の位置で羽根を保持し、他方の位置は、ピンを引っ込めて羽根を自由にする。
図１は、素子７が作動している状態を示す。羽根５が、素子７で保持され、腕部４に平行になっている。発電機は、矢印３の方向に回転する。
図２は、素子７が無効の状態を示す。羽根５は、腕部２に対し自由に回転する。羽根を自由にして、風力発電を停止させる。この時点で、腕部４に連結する羽根の方向が風の方向と一致するので、羽根は稼動しなくなる。
上記素子は、必要に応じて（例、機械の維持の時）、発電機の起動を停止できるので便利である。発電機の回転を停止したい場合、羽根の保持素子７を無効にし、羽根にかかる運動トルクを相殺する（図２参照）。
少ない運動トルクでの稼動又は起動の場合、腕部４の羽根５の１つ又は複数の保持素子７を無効にし、その稼動を妨げる。
風力発電機の枠は、基本的には、幾つかの垂直のスタンド８から成り、スタンド８は、上部で星形の水平の腕部９で保持され、下部で星形の水平の腕部１０で支持されている。星の中央部は、回転体軸２の端部に回転用ベアリングを共に備えている。
回転体軸２の頭部１１又はその基部を変換器に接続させ、幅広い用途を意図した電気的、機械的又は水力エネルギを得る。
発電機の設計の特徴
記載の発電機の原理の構想は、回転に関わる羽根が、主要な風の方向、速度及び強さに依存して、完全に自由な動き及び垂直軸での回転を有することにある。
上記記載の設計は、自動的そして羽根自身に固有であるので、方向機構の使用を必要としない。羽根が、発電機の負荷領域に在る時は、風に対し最大の抵抗を受けるように自身で位置し、風に対する抵抗に何ら反抗しない時は、風の方向に一致する。
本発明の発電機は、水平軸発電機に必須の支持タワーを必要としない。本発明の発電機の場合、支持タワーが省略でき、地上の何れの高さにでも設置できる。低地で流れる空気流も利用できる。
回転体軸を垂直にすることで風力が直接に取れる。羽根が作用しない時、回転する羽根は零に近い戻り抵抗のため、非常に高い出力効率をもたらし、物理法則の理論的限界（約０．５９Ｂｅｔｚ）に近づく。
本発明の発電機で得られる出力は、水平又は垂直軸及び同様の寸法の従来発電機よりも著しく高い。本発明の機械で著しい機械的エネルギが達成される。機械は、他のエネルギ変換（液体の標高又は衝撃での交流又は直流発電機）の推進力にも適用できる。
１ 風向
２ 回転体軸
３ 回転方向
４ 腕部
５ 羽根
６ 回転軸
７ 停止／保持素子
８ スタンド
９，１０ 腕部
１１ 頭部

Claims (4)

  1. 生成した機械的エネルギを使用する装置に少なくとも１つの端部を接続している垂直の回転体軸（２）を備えた風力発電機において、２つずつが平行となる１対の平行で水平な面の腕部（４）を組み込んでいる前記回転体軸（２）が、前記腕部（４）の間の垂直軸（６）に垂直辺の１つが連結された剛体の羽根（５）の１組を支持し、風の方向、速度及び強さに応じて自動的な位置付けを可能にすることを特徴とする風力発電機。
  2. 連結された前記各羽根（５）は、好ましくは長方形で、前記羽根の垂直辺の１つに組み込まれた前記垂直軸（６）に対し、前記腕部（４）で支持される前記垂直軸（６）の上端部及び下端部で自由に回転可能にしていることを特徴とする請求項１記載の風力発電機。
  3. 連結した前記各羽根（５）は、風の方向に応じて自動調整し、前記羽根の前記腕部（４）に対し、０度及び９０度間で回転する位置を取り、風の方向に対し、平行及び垂直位置に各々対応することを特徴とする請求項１〜２の何れか１項に記載の風力発電機。
  4. 前記回転体羽根の前記腕部（４）が、前記腕部（４）に対し前記羽根を臨時に不動にする停止／保持素子（７）を備え、必要に応じ、前記羽根の開放又は保持位置で、作動及び無効にできることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の風力発電機。
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